低碳環保植物墻與新型生態化城市探索

秦宏祥　寧文暉　龍靜瑤　董昱

摘要：本文對低碳環保植物墻進行了介紹，并從當代植物墻與綠色城市進程、綠植墻的發展、研究內容及研究的重點和工程難點等幾個方面進行了論述。

關鍵詞：低碳環保；植物墻；新型生態化城市

一、研究目的和意義

植物墻的凈化空氣效用顯著，經調查1L汽油普通燃燒會造成約3.2g的一氧化碳，但一盆蘭草在幾分鐘內能夠吸收掉1.2g的一氧化碳和大量的甲醛。如果在建筑墻面上安置植物墻，以每個墻面300盆植物計算，每一刻鐘可吸收等同于10輛家用車一次啟動的排放量。植物墻可有效的緩解車輛帶來的污染，有效的凈化空氣，增加城市大氣的含氧量，且運營成本極低。

在城市熱島效應大量存在的今天，傳統的空調降溫方式會增加電能。我們知道臭氧層的破壞主要由空調排放的氟化物引起，而如果在屋頂及墻體覆蓋了適合當地生態的植被后，陽光中的紅紫外線類熱輻射造成的表層上升溫度能被植物墻降低15度左右，絕大多數住宅可不再依賴空調降溫，這樣就減少了氟化物對臭氧層的破壞。在冬天植物墻也能起到保溫的作用。這種低碳節能的方式不但能降低用電量，減少火力發電需要，同時也讓人們的生活擺脫空調病的困擾。

伴隨城市化進程不可逆的推進，噪音污染帶來的各種弊端也成為城市建設亟待解決的問題，而植物墻正是解決此類問題的一計良方。植物墻具有噪聲緩沖的功效，能為我們的住宅和辦公場所減少大量的外部噪聲及振動。植物墻將“草地”、“公園”甚至是“森林”帶到了的鋼鐵森林般的城市，這是人類智慧與大自然完美融合的展現。當每一座橋面、屋頂、人行通道、護欄、建筑外墻都由來自另一個世界的綠意支配時，我們居住的城市便會成為人類智慧與自然力量和諧共處的理想之城。

綠色營銷在當今社會已成為一個不可忽略的一種營銷方式，許多商業建筑都加入了更多的綠色元素以便更好的和客戶溝通。植物墻作為這一方面的利器，當我們在向客戶介紹產品之前，已提前將產品、服務與環境和諧的統一起來。植物墻可以作為一個行之有效的市場營銷手段，可以被設計種植到形象墻、吉祥物或是會議標志中。

二、當代植物墻與綠色城市進程

從上世紀60年代開始，發達國家已經開始相繼開展屋頂花園及屋頂的綠化設計。在美國、日本、德國、英法等國家的城市中，城市垂直綠化早已發展成熟，近幾年興起于法國的植物墻集無土栽培、微滴灌、水工藝自動控制等優勢技術為一體，這種植物墻具有重量輕、適用范圍廣、易更換、全年常青等特色，可以滿足幾乎所有顧客群體的需求，實現獨特的“起源式生態修建”（即在建筑規劃之初便結合其產品進行設計）。位于荷蘭德伊芬的荷蘭國家能源公司的設計就應用了植物墻元素，其建筑模型可謂是“起源式生態修建”的標桿。

近年來國內出臺了越來越多的關于綠色城市發展的法律法規，例如《北京城市環境建設（2004-2008年）》規劃中明確指出：低層建筑中60%以上的屋頂要進行綠化，高層建筑中30%以上的屋頂要進行綠化；2002年11月，上海市綠化管理局發布了《關于組織編制屋頂綠化三年實施計劃的通知》，對未來屋頂綠化及相應的立體綠化工作進行了詳盡的規劃；深圳是國內倡導垂直綠化最早的城市之一，市政府于1999年下發了《深圳市屋頂美化綠化試驗方法》的通知。

三、植物墻的發展

在中國，植物墻的發展也有著極其悠久的歷史，最早可追溯到新石器時代。如在河姆渡新石器遺址內，就出土過有盆栽綠植紋的五葉紋陶塊。唐代人們已普遍接受了吊蘭、壁虎藤等植物的垂直綠化。明清時期，對垂直綠化的研究已經從的生活領域進入學術領域，并且擁有了相對完善的理論體系。古羅馬時期，由于城市的迅速發展使城鎮室內盆栽花園十分盛行。1927年，澳大利亞出臺法律，規定建筑墻必須整合加入植物墻技術。隨著時代的進步，植物墻也逐步發展起來，并越來越多的進入我們的日常生活。

四、研究內容以及研究的重點和工程難點

室內外植物墻的垂直綠化是本世紀植物墻研究的核心技術點。植物土胚模塊、植物盒、金屬支架和自控微灌溉系統作為基本組件，通過膨脹螺絲固定在建筑墻體上，并保持八英寸的距離，以保證空氣流通與濕度平衡。

灌溉系統經過多年發展已逐漸成熟，它是由控制系統、循環系統和未端灌溉系統組成。未端噴灌由水源、首部系統、輸配管道組成。對未端噴灌的自動控制系統的優化升級，也是近年來自控、傳感器等學科研究的一個方向。營養液是根據所選配的植物、植物不同時期與時段對養分的需求，以及植物垂直培養的生長特殊性，進行了專業的營養液配方設計。初始安裝植物效果與設計效果吻合度達七成以上，一個季度基本達到設計的效果。后期需每年十至十五次調整植物墻生產養分供給與養護周期，并定期對植物進行補種或更換。近年來相關研究的另一重點是水利栽培技術，這項技術是利用人造植物的根系環境，解決傳統土培中氧氣、水份、養分的供應問題，使植物能更充分的生長。通過無土栽培中的水培、霧培、基質栽培，可以使植物的生長周期與效果最大化。新技術體系中的模塊式、鋪貼式、布袋式、攀爬垂吊等方式，是利用藤蔓植物的吸附、纏繞或增加安裝模塊的手段使植物鋪設在墻上。

如今國內該領域研究重點和工程難點在于三個方面：1）微灌溉系統的控制技術；2）程序控制器、施肥器、過濾器、UV滅菌器、電子閥、抗阻塞微灌溉滴管等器件的整體調試；3）對能夠根據植物生長的情況、所需養分及維持特殊生物環境的自動控制系統的安裝調測。解決這些問題需要進行大量的植物種植實驗，并對一些具有地域代表性植物的生長條件、隔音隔熱效果、空氣質量調節效果等大數據進行分析。當然陀螺儀的運用、玻璃清洗噴頭毛刷及清洗方式的設計、真空泵結合吸盤緩沖裝置的設計、遙控遙感的運用、拉繩材料及樓頂固定裝置設計制作、供電供水方式的選擇、清潔劑的配制、保潔實時監控等新技術的融合統一也是研究重點和工程難點。

五、結束語

隨著人們對新型生態化城市的認識不斷的深入，未來低碳環保植物墻會越來越多的進入我們的生活。

參考文獻：

[1]林書亮.深圳地區立體綠化現狀及存在問題研究.中國園藝文摘.2017-12.

[2]虞莉霞.城市綠色生態植物.園林.2009.12

[3]魯潔明.蘇州地區立體綠化與高層辦公建筑一體化設計研究.蘇州科技大學.2016.6

作者簡介：

秦宏祥，男，出生于1997年3月，本科，從事智慧建筑和電氣工程及其自動化方面的研究工作；

通訊作者：

寧文暉，男，高級工程師，出生于1973年7月，碩士，從事計算機通信和智慧建筑方面的研究工作；

龍靜瑤，女，出生于1997年7月，本科，從事金融學方面的研究工作；

董昱，男，出生于1996年2月，本科，從事電氣工程及其自動化方面的研究工作。